基于结构光视觉的锻件尺寸测量系统

在介绍国内外锻件尺寸测量方法研究现状的基础上,基于结构光视觉搭建锻件尺寸测量系统。应用这一测量系统在车间现场对工件尺寸进行了测量,并进行了误差分析。通过研究确认,基于结构光视觉的锻件尺寸测量系统具有较高的测量精度。     

以线结构光视觉测量为基础的逆向工程技术探索

本文结合线结构光视觉测量和逆向工程技术的相关概念,对基于线结构光视觉传感器的三维表面测量技术进行分析和研究,提出了一种基于线结构光三维视觉测量系统和三坐标测量机集成测量系统的混合建模方法,以期能够为产品模型的几何形状重构提供帮助。     

基于线结构光的双目视觉目标位姿测量研究

为了应对在复杂情况下对无有效特征物体的非接触目标位姿测量,文中提出了一种基于结构光的双目视觉目标位姿测量方法,通过将结构光投射到目标物体上,结合2台工业摄像机组成一个结构光双目视觉测量系统。重点介绍了光条中心提取方法、立体匹配方法的选择,以及对结构光双目测量系统的测量模型,并进行了平面板件偏转角的测量实验,验证了测量方法的可行性与有效性。     

基于线结构光双目测量系统有效视区的标定

采用两个平行放置的CCD,模拟人的双眼构建了线结构光双目测量系统进行三维视觉测量.测量系统有效视区选取的准确与否直接影响到CCD摄像机拍摄图像的清晰度,最终影响测量结果的精度.为了解决结构光双目测量系统有效视区不容易准确获取的问题,结合线结构光双目测量系统的特点,文中提出了测量系统有效视区的标定方法,方便了三维视觉测量工作,试验结果验证了该标定方法的准确性和实用性.     

基于十字线结构光的亚象素三维视觉测量

本文使用十字线激光器,配置CCD相机组成十字线结构光视觉测量系统。根据视觉测量系统的标定与测量原理,建立了两个光平面相应的数学模型;采用最小外接矩形法分割光条,在每个矩形区域内采用高斯曲线拟合法提取光条中心,再用最小二乘法拟合光条直线。最后用该系统实现了零件的非接触三维轮廓测量,验证了模型的正确性和光条提取方法的精度。     

钢轨全轮廓线结构光双目视觉测量系统标定

线结构光视觉测量技术因非接触和精度高的特点被用于钢轨磨耗测量。为解决钢轨断面全轮廓测量和线结构光测量系统现场标定困难的问题,提出了一种基于自由平面靶标的线结构光双目现场标定方法。首先,基于线结构光双目视觉测量模型搭建测量系统,分别采集两侧摄像机公共视角下任意位置的不含和包含线结构光的棋盘格平面图像;然后,采用棋盘格平面标定法获取两侧摄像机内部参数。利用线结构光平面与不同位置标定板相交产生的特征点拟合出线结构光平面在两侧摄像机坐标系中的平面方程,采用罗德里格斯变换原理求解出线结构光平面与两侧摄像机的外部参数;最后,结合摄像机内部参数和线结构光平面与摄像机外部参数实现钢轨全轮廓测量,并进行现场测试。试验结果表明,相机内参数标定误差约为0.03 pixel,结构光平面拟合度达0.999,钢轨断面全轮廓总测量偏差为0.54 mm,满足测量精度要求。     

线结构光与CMM集成测量系统一体化标定方法

线结构光三维视觉与三坐标测量机(CMM)测量系统的集成能够实现对复杂零件表面快速高精度的测量。系统的标定是实现集成测量的关键步骤,包括摄像机内外参数标定,光平面结构参数标定和两个测量系统测量坐标的全局统一。提出了线结构光与CMM集成测量系统一体化标定方法,首先采集多幅不同位姿下带有光条纹的2D靶标图像,然后利用CMM接触测头测量得到某一位姿2D靶标角点在CMM坐标系下的世界坐标,利用交比不变原理求取靶标上特征点的三维坐标,进而求取线结构光视觉传感器测量参数和线结构光传感器测量数据到CMM坐标系下的转换矩阵,实现一次数据采集完成集成系统所有测量参数的标定,标定方法简单且精度和效率较高。     

结构光视觉传感器误差分析与结构分析

结构光视觉传感器是视觉焊缝跟踪系统获得焊缝信息的重要组成部分,其测量误差与性能对焊缝跟踪系统的总体测量精度及可靠性有着直接影响.本文对应用于焊缝跟踪的结构光视觉传感器进行误差分析,包括传感器硬件系统结构误差、激光散斑噪声误差及镜头畸变误差等,并对不同结构方式下的视觉传感器建立了数学模型,具体分析了结构参数对其误差的影响,提出结构光视觉焊缝跟踪传感器优化设计方法,并依据仿真结果给出结构优化设计参数,最后通过实验验证了该优化设计方法的正确性.     

采用双相机结构光三维测量技术解决遮挡问题

针对单目结构光投影三维视觉测量系统固有的相机遮挡问题,给出了基于相机—投影仪—相机系统模型的结构光三维测量方案,并阐述了测量系统的测量原理和实现方法。系统建模时将相机—投影—相机系统看作是两个独立的相机—投影仪三维视觉测量系统,在分别得到被测对象的三维数据后,通过采用全局坐标统一方法得到同一空间坐标系下的三维点坐标。该方法可以得到较高精度的全局测量结果,重复测量相对误差约0.2%。     

白车身视觉检测系统中视觉传感器的可修复技术

针对白车身视觉检测系统中组成立体视觉传感器的两个摄像机,在光照不理想的情况下难以获得理想的立体像对,或某个摄像机损坏导致系统不能正常工作的情况,提出视觉传感器可修复技术.在立体视觉测量模型基础上,借助线结构光投射器,引入结构光测量技术,利用立体视觉传感器和左、右两个结构光传感器同时实现特征点的测量,大大提高了测量数据的稳定性和可靠性.研究结果表明,该技术切实可行,计算出的空间点距离与实际距离真值相对偏差优于0.5%,可以很好地完成修复任务,从而实现特征点的不间断测量.     

Infrared tomography: data distribution system and software development for real-time velocity measurement

The data distribution system of this project is divided into two types, which are a Two-PC Image Reconstruction System and a Two-PC Velocity Measurement System. Each data distribution system is investigated to see whether the results' refreshing rate of the corresponding measurement can be greater than the rate obtained by using a single computer in the same measurement system for each application. Each system has its own flow control protocol for controlling how data is distributed within the system in order to speed up the data processing time. This can be done if two PCs work in parallel. The challenge of this project is to define the data flow process and critical timing during data packaging, transferring and extracting in between PCs. If a single computer is used as a data processing unit, a longer time is needed to produce a measurement result. This insufficient real-time result will cause problems in a feedback control process when applying the system in industrial plants. To increase the refreshing rate of the measurement result, an investigation on a data distribution system is performed to replace the existing data processing unit.     

利用正交位移测量系统进行六自由度并联机构参数标定

为了简化六自由度并联机构的参数标定过程,提高标定效率,降低标定成本,提出了基于正交位移测量系统的位姿测量装置及方法.首先,研究了该装置的位姿解算方法,利用空间解析几何的方法,求解其运动学正解与逆解.其次,利用微小位移合成法,建立了并联机构及正交位移测量系统组合体的误差模型.然后,基于误差模型,构建了组合体参数误差辨识的...     

基于微机的齿轮传动复合测试站

本文论述了基于微机的齿轮传动系统复合测试站,包括测量原理、两级并行处理系统结构和软件结构等。初级变换网络实现多参数同时获取,宏流水线系统实现实时处理,双口存储器和信号灯逻辑实现环形滑动窗控制异构处理机间的数据流量,并达到任务级同步。该两级并行处理结构提高了测试站的性能。     

6/6型并联运动装置标定实验研究

介绍了逐次逼近标定法的基本原理，计算公式以及采用逐次逼的法对6/6型并联运动模拟平台的实验标定的完整过程，标定时动平台只作平行移动，所用仪器为2块数显水平表，最终用准直光管与双面反射镜系统检查了动平台转角精度，分析了在标定过程中出现的一些主要问题，根据被标定对象的实际特点，对测量数据进行了合理处理，消除了非结构参数因素对标定带来的不良影响，作为对照，给出了并联运动装置结构参数的设计值、测量值和标定过程的检测数据。     

基于卡尔曼滤波数据融合的并联机床动态定位方法

针对并联机床动平台上主轴动态定位问题,将惯性传感技术运用于并联机床动平台的位姿测量,提出一种基于卡尔曼滤波(Kalman filtering,KF)数据融合的并联机床动态定位新方法。该方法融合动态惯性测量数据和机床各腿(支架)的编码器信息,通过KF算法补偿动态测量误差和计算误差,从而实现并联机床动平台位姿(位置和方向)的精确定位。详细介绍KF算法中惯性系统模型和外部测量模型的建立过程,以及测量变量与状态变量间的关系矩阵的推导过程。最后,进行一个单方向运动动态测量的简化试验,对并联机床动平台的6自由度位姿测量进行仿真研究,初步证实了该位姿算法的有效性。     

大尺寸动态视觉测量系统的并行加速

由于现有以大数据量和计算量为基础的大尺寸动态视觉测量系统处理速度较慢,本文建立了一个高速大尺寸动态视觉测量系统,并对该系统涉及的特征点中心定位、编码点识别、相机定向等算法进行了并行化研究。首先,分析了在不同测量条件下各个主要算法的时间消耗情况及每个主要算法的并行性;然后,对常规的特征点中心定位和编码点识别算法做了介绍,分别提出了特征点中心并行快速定位和编码点并行快速识别算法,并详细说明了这两种并行快速算法的实现原理。最后,针对大量原子操作的问题,提出了线程束集体原子操作的优化方法。实验结果表明:在不损失定位精度和识别率的前提下,图像中包含300个点时的并行方案比串行方案的时间开销减少了42%,当点数达到20 000时,时间开销减少91%以上。实验显示提出的并行设计方案有效地提高了处理速度,解决了大尺寸动态视觉测量系统实时性差的问题。     

Automated wear measurement on a computerized profilometer

In this paper the development and use of an automatic scanning profilometer system are described. The system collects surface topography data from parallel profiles which may be taken from areas of flat, curved and doubly curved surfaces. The data are used for the computation of statistical parameters, for the production of isometric plots and for the measurement of wear volumes. The system has taken several years to develop and is utilized by a wide range of users.     

高速磁浮轨道长波不平顺检测系统设计

加强轨道不平顺的控制是提高列车运行品质的重要措施,而利用自动化测试系统是检测轨道平顺性的有效手段。介绍一种用于高速磁浮轨道长波不平顺检测的便携式测试系统。该系统采用了基于惯性测量原理的检测方法,并结合GPS定位技术实现轨道的定位。应用多线程并行处理技术实现GPS数据和数采卡数据的同步记录,设计了相应的数字滤波器对信号进行处理。测量结果表明：该检测系统能实现磁浮轨道长波不平顺的精确测量,测量结果不受列车运行速度的影响。     

基于Open Inventor的六自由度并联机器人虚拟同步运动研究

针对六自由度大载荷并联机器人的工作监控问题,以Open Inventor为开发平台,对并联机器人虚拟同步运动进行了研究。首先,用Pro/E进行了零部件建模,并导入Open Inventor开发环境,用VRML虚拟现实语言描述了各零部件的连接关系,搭建了虚拟机器人;然后,构建了由立体视觉和位置正解算法组成的复合检测系统,用以实时检测实体并联机器人的位姿;最后,将位姿信息传送至虚拟机器人,由Open Inventor借助其场景渲染能力,利用内置的引擎工具完成了虚拟机器人的同步运动。试验研究结果表明,该机器人虚拟运动逼真流畅,位姿检测精度能控制在0.05 mm内,位姿检测与计算带来的虚拟运动延迟能够控制在0.5 s内;系统不仅能够满足并联机器人一般监控的需要,还提供了一种可供参考的精确位姿检测方式。     

三平行传感器式频域法误差分离技术--在线测量圆度误差的新方法

提出了一种能临床测量与分离工件圆度误差和主轴系统回转误差的新方法——三平行传感器式频域法：三个位移传感器呈平行布置，其中一个传感器的测量轴线通过被测对象中心，其优点是测试系统易于安装与调整。给出了该方法的读数方程和权函数表达式以及应用频域法分离求解的途径。提出了避免其谐波抑制的措施。实测结果与经典的三点法的测量结果作了比对，表明该方法简便、正确、有效。